Головна

Фотометри

Прилади, призначені для вимірювання сили світла або світлових потоків різних джерел, називаються фотометрами. За принципом реєстрації фотометри бувають двох типів: суб'єктивні (візуальні) і об'єктивні.

Принцип дії суб'єктивного фотометра грунтується на здатності ока з досить великою точністю фіксувати однаковість освітленостей (точніше, яркостей) двох суміжних полів за умови, що вони освітлені світлом однакового кольору.

 Фотометри для порівняння двох джерел влаштовані так, що роль очі зводиться до встановлення однаковості освітленостей двох суміжних полів, освітлюваних порівнюваними джерелами (див. Рис. 30.9). око спостерігача  розглядає білу тригранну призму  , Встановлену посередині зачерненной всередині труби. Призма висвітлюється джерелами и  . змінюючи відстані и  від джерел до призми, можна зрівняти освітленості поверхонь и  . тоді  , де и  - Сили світла, відповідно, джерел и  . Якщо сила світла одного з джерел відома (еталонний джерело), ??то можна визначити силу світла іншого джерела в обраному напрямку. Вимірявши силу світла  джерела в різних напрямках, знаходять сумарний світловий потік  , освітленість  і т. д. Еталонний джерело являє собою лампу розжарювання, сила світла якої відома.

Неможливість в дуже широких межах змінювати ставлення відстаней змушує використовувати інші способи ослаблення потоку, такі як поглинання світла фільтром змінної товщини - клином (див. Ріс.30.10).

 Однією з різновидів візуального методу фотометрії є метод гасіння, що грунтується на використанні сталості порогової чутливості очі для кожного окремого спостерігача. Порогової чутливістю очі називають найменшу яскравість (близько 1 МКНТ), на яку реагує людське око. Визначивши попередньо поріг чутливості очі, якимось способом (наприклад, каліброваним поглинає клином) послаблюють яскравість досліджуваного джерела до порога чутливості. Знаючи, у скільки разів ослаблена яскравість, можна визначити абсолютну яскравість джерела без еталонного джерела. Цей метод відрізняється надзвичайно високою чутливістю.

 Безпосереднє вимірювання повного світлового потоку джерела здійснюється в інтегральних фотометрах, наприклад, в сферичному фотометрі (див. Рис. 30.11). досліджуваний джерело  підвішується у внутрішній порожнині побіленої всередині матовою поверхнею сфери  . В результаті багаторазових відображень світла всередині сфери створюється освітленість, яка визначається середньою силою світла джерела. освітленість отвори  , Захищеного від прямих променів екраном  , Пропорційна світловому потоку:  , де  - Константа приладу, що залежить від його розмірів і забарвлення. отвір  покрито молочним склом. Яскравість молочного скла також пропорційна світловому потоку  . Її вимірюють описаним вище фотометром або іншим способом. У техніці застосовуються автоматизовані сферичні фотометри з фотоелементами, наприклад для контролю ламп розжарювання на конвеєрі електролампового заводу.

Об'єктивні методи фотометрії поділяються на фотографічні і електричні. Фотографічні методи ґрунтуються на тому, що почорніння світлочутливого шару в широких межах пропорційно щільності світлової енергії, яка впала на шар під час його освітлення, т. Е. Експозиції  (Див. Табл. 30.1). Цим методом визначають відносну інтенсивність двох близько розташованих спектральних ліній в одному спектрі або порівнюють інтенсивності однієї і тієї ж лінії в двох суміжних (знятих на одну фотопластинку) спектрах по почорніння певних ділянок фотопластинки.

Візуальні і фотографічні методи поступово витісняються електричними. Перевагою останніх є те, що в них досить просто здійснюється автоматична реєстрація та обробка результатів, аж до використання комп'ютера. Електричні фотометри дають можливість вимірювати інтенсивність випромінювання і за межами видимого спектру.


ГЛАВА 31. Теплове ВИПРОМІНЮВАННЯ

31.1. Характеристики теплового випромінювання

Тіла, нагріті до досить високих температур, світяться. Світіння тіл, обумовлене нагріванням, називається тепловим (температурним) випромінюванням. Теплове випромінювання, будучи найпоширенішим в природі, відбувається за рахунок енергії теплового руху атомів і молекул речовини (т. Е. За рахунок його внутрішньої енергії) і властиво всім тілам при температурі вище 0 К. Теплове випромінювання характеризується суцільним спектром, положення максимуму якого залежить від температури. При високих температурах випромінюються короткі (видимі і ультрафіолетові) електромагнітні хвилі, при низьких - переважно довгі (інфрачервоні).

Кількісною характеристикою теплового випромінювання служить спектральна щільність енергетичної світності (излучательности) тіла - Потужність випромінювання з одиниці площі поверхні тіла в інтервалі частот одиничної ширини:

Rv, T = , (31.1)

де  - Енергія електромагнітного випромінювання, що випускається за одиницю часу (потужність випромінювання) з одиниці площі поверхні тіла в інтервалі частотот v доv + dv.

Одиниця спектральної щільності енергетичної світності Rv, T - Джоуль на метр у квадраті (Дж / м2).

Записану формулу можна представити у вигляді функції довжини хвилі:

= Rv, T dv= R?, T d?.  (31.2)

Так як з = ?v?, то d? / dv = - с / v2= - ?2/ с,

де знак мінус вказує на те, що зі зростанням однієї з величин (? або v) Інша величина зменшується. Тому в подальшому знак мінус будемо опускати.

Таким чином,

R?, T =R?, T  . (31.3)

За допомогою формули (31.3) можна перейти від Rv, T к R?, T і навпаки.

Знаючи спектральную щільність енергетичної світності, можна обчислити інтегральну енергетичну світність (інтегральну випромінювальні), Підсумувавши по всіх частотах:

RT =  . (31.4)

Здатність тел поглинати падаюче на них випромінювання характеризується спектральної поглинальної здатністю

Аv, T = (31.5)

яка б показала, яка частка енергії, принесеної за одиницю часу на одиницю площі поверхні тіла падаючими на неї електромагнітними хвилями з частотами від v доv + dv, Поглинається тілом.

Спектральна поглинальна здатність - величина безрозмірна. величини Rv, T и Аv, T залежать від природи тіла, його термодинамічної температури і при цьому розрізняються для випромінювань з різними частотами. Тому ці величини відносять до певних Т и v (Вірніше, до досить вузькому інтервалу частот від v доv + dv).

Тіло, здатне поглинати повністю при будь-якій температурі все падаюче на нього випромінювання будь-якої частоти, називається чорним. Отже, спектральна поглинальна здатність абсолютно чорного тіла для всіх частот і температур тотожно дорівнює одиниці (Ачv, T =1). Абсолютно чорних тіл у природі немає, однак такі тіла, як сажа, платинова чернь, чорний оксамит і деякі інші, у певному інтервалі частот за своїми властивостями близькі до них.

Ідеальною моделлю чорного тіла є замкнута порожнина з невеликим отвором, внутрішня поверхня якої затемнена (ріс.31.1). Промінь світла, що потрапив всередину Ріс.31.1.

такий порожнини, відчуває багаторазові відбиття від стінок, в результаті чого інтенсивність вийшов випромінювання виявляється практично рівною нулю. Досвід показує, що при розмірі отвору, меншого 0,1 діаметра порожнини, падаюче випромінювання всіх частот повністю поглинається. Внаслідок цього відкриті вікна будинків з боку вулиці здаються чорними, хоча усередині кімнат досить світло через відбивання світла від стін.

Поряд з поняттям абсолютно чорного тіла використовують поняття сірого тіла - Тіла, поглинальна здатність якого менше одиниці, але однакова для всіх частот і залежить тільки від температури, матеріалу і стану поверхні тіла. Таким чином, для сірого тіла Асv, T 1.



Попередня   157   158   159   160   161   162   163   164   165   166   167   168   169   170   171   172   Наступна

Обертання площини поляризації | Застосування поляризаційних мікроскопів | Спектральна щільність потоку випромінювання | Крива відносної спектральної чутливості ока | Тілесний кут. сила випромінювання | Сила світла | Світловий потік. Зв'язок між енергетичними і світловими величинами | освітленість | яскравість | світність |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати